מדידת המחסום להעברה בין מינים של מחלות פריונים היא מאתגרת וכוללת בדרך כלל אתגרים של בעלי חיים או בדיקות ביוכימיות. כאן, אנו מציגים מבחן המרת חלבון פריון במבחנה עם יכולת לחזות מחסומי מינים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מדידת המחסום להעברה בין מינים של מחלות פריונים היא מאתגרת וכוללת בדרך כלל אתגרים של בעלי חיים או בדיקות ביוכימיות. כאן, אנו מציגים מבחן המרת חלבון פריון במבחנה עם יכולת לחזות מחסומי מינים.
מחקרים להבנת העברה בין מינים של אנצפלופתיות ספוגיות מועברות (TSEs, מחלות פריון) הם מאתגרים בכך שהם מסתמכים בדרך כלל על מחקרי אתגר ארוכים ויקרים בבעלי חיים. מספר בדיקות מבחנה פותחו כדי לסייע במדידת מחסומים של מיני פריונים, ובכך להפחית את השימוש בבעלי חיים ולספק תוצאות מהירות יותר מאשר בדיקות ביולוגיות של בעלי חיים. כאן, אנו מציגים את הפרוטוקול לבדיקת המרת פריון מהירה במבחנה הנקראת מבחן יחס יעילות המרה (CER). בבדיקה זו, חלבון פריון תאי (PrPC) ממוח מארח לא נגוע עובר דנטורציה הן ב-pH 7.4 והן ב-3.5 כדי לייצר שני סובסטרטים. כאשר סובסטרט pH 7.4 מודגר עם חומר TSE, כמות ה-PrPC שהופכת למצב עמיד לפרוטאינאז K (PK) מווסתת על ידי מחסום המין של המארח המקורי לסוכן TSE. לעומת זאת, PrPC במצע pH 3.5 מקופל בצורה שגויה על ידי כל חומר TSE. על ידי השוואת כמות חלבון הפריון העמיד ל-PK בשני המצעים, ניתן לבצע הערכה של מחסום המין של המארח. אנו מראים כי בדיקת ה-CER חוזה נכון את המחסומים הידועים של מיני פריונים של עכברי מעבדה, וכדוגמה, מראים כמה תוצאות ראשוניות המצביעות על כך שבובקטים (Lynx rufus) עשויים להיות רגישים לגורם מחלת בזבוז כרוני של צבי לבן זנב (Odocoileus virginianus).
"ספגות מוח מדבק (TSEs, מחלות פריון) הוא קבוצה של מחלות ניווניות קטלניות עם תקופות דגירה ממושכות המשפיעות על מגוון רחב של בעלי חיים ובני אדם. סוכן etiological המשוער של TSEs מורכב מהאיזומר misfolded של חלבון פריון מארח (PRP), כי הוא מסוגל התפשטות עצמית על ידי המרה מונעת תבנית של הטופס הסלולרי הרגיל של PRP (PRP C) ל, הקשורים למחלות זיהומיות טופס (PRP TSE) המצטבר ברקמות מערכת עצבים מרכזיות של המארח הנגוע 1. פריונים יונקים זיהומיות בדרך כלל להעביר ממארח למארח באופן מינים ספציפיים, דבר שהוביל לרעיון של "מחסום מיני TSE" הגבלת אירועי שידור interspecies 2. הגורמים הביולוגיים של מחסום מיני פריון אינם מובנה היטב. דמיון רצף חומצות האמיניות בין PRP TSE זיהומיות והמארח ג PRP Cמאוד משפיע אם הגיור מתקיים 3-5, אבל נשאר מספיק כדי להסביר את כל אירועי שידור הפריון נצפו in vivo 6,7.
לפיכך, אפיון חסמי מיני TSE הסתמך במידה רבה על מחקרים בבעלי החיים אתגר: חשיפת בעלי חיים תמימים ממין נתון לפריונים מאחרים ומדידת זמן דגירה וכתוצאה מכך להתפרצות מחלה ושיעור התקפת כאינדיקטורים של יעילות העברת. עכברים להביע PRP C ממיני Heterologous משמשים גם לסוג זה של מחקר 8. העלויות כרוכות בייצור מהונדס עכבר וbioassays פריון הממושך, כמו גם שיקולים אתיים של שימוש בבעלי חיים, הם מכשולים בדרך לחקירה ניסויית של מחסומי מיני TSE. הערכה של מכשול המין האנושי לTSEs מסתמכת על עכברים שהונדסו אדם PRP C. עכברים אלה דורשים תקופות דגירה ארוכות להיכנע לTSEs או שינויים כדי לא אנושייםהוא מולקולת PRP C בבני אדם למחלה מהירה תחילת 9. תקופות דגירה לTSEs לא אנושי בעכברים אלה עשויות להאריך את תוחלת החיים מעבר לעכבר הרגיל עושה פרשנות של תוצאות שליליות מאתגרות. פרימטים שאינם בני אדם יש גם שימשו כשליחים ללימוד מחסומי מין אנושיים, אך מחקרים אלה הם טומנים בחובה אותם האתגרים כמו סוגים אחרים של ניסויים בבעלי חיים וקופים שאינם בני אדם עשוי שלא בדיוק לשחזר מחלה כפי שהוא ממשיך במארח האנושי.
bioassays בעלי החיים יישאר בשיטה "תקן זהב" למדידת הרגישות של מינים לTSE, אבל המכשולים, העלויות והאתיקה של מחקרים בבעלי החיים חיים אלה אילצו את חקירת חלופות. מספר מבחני במבחנה, המבוססים על הערכת ההמרה של מארח PRP C לproteinase K (PK) מדינת -resistant (מיל PRP) כאשר שנזרעו על ידי PRP TSE, פותחו ושימוש כדי לחקור sp TSEמחסומי ecies 10-12. דוגמאות למבחנים במבחנה כוללות מבחני תא ללא המרה, חלבון misfolding הגברה מחזורית (PMCA), ויחס יעילות המרת assay (CER) 10-14. למרות שאף אחד ממבחנים אלה לקחת בחשבון גורמים היקפיים המעורבים במחסומי מינים לאחר הדבקה טבעית, כולם יכולים להיות שימושיים כדי לזהות מארחים פוטנציאליים רגישים לTSEs.
כאן אנו מציגים את הפרוטוקול עבור assay CER, שבו שני מצעי PRP C מפוגלים נגזרים מhomogenates המוח הנורמלית משמשים בתגובות המרת פריון העליונה ספסל (איור 1) 13. PRP C במצע המפוגל ב- pH 7.4 ניתן להמיר רק למיל PRP ידי PRP TSE זורעים לתוך התגובה בהיעדר מחסום מינים 14. בניגוד לכך, denaturation של PRP C במצע האחר ב- pH 3.5 מאפשר לה להיות מומר לדגירה הבאה מיל PRPעם PRP TSE מכל מינים ומשמש כביקורת לגיור. יחס ההמרה של PRP C למיל PRP בpH 7.4 ביחס מצע לזה של מצע 3.5 pH מספק מדד של מחסום המינים. מצאנו כי assay CER מנבא ידוע מחסומי מינים של עכברי מעבדה לTSEs השונים והשתמש assay במאמצים כדי לחזות את מחסום המינים של מינים רבים של יונקים, כוללים איל בר, למחלה כרונית לבזבז (CWD) וTSEs האחר 14, 15. חוקרים מעוניינים בכלי המאפשר סינון מהיר של מחסומים או הערכה של המרת PRP C מיל -כדי-PRP מיני TSE ימצא מתודולוגיה זו שימושית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עבודה בבעלי חיים שנערכו במרכז בטבע הלאומי USGS הבריאות בוצעה בהתאם להנחיות משרד NIH של בעלי החיים במעבדת רווחה ותחת טיפול בבעלי חיים מוסדי ו# פרוטוקול EP080716 ועדת שימוש. רקמות מבעלי החיים שנקטפו-צייד היו מתנות ומיסקונסין או מישיגן מחלקות משאבי טבע.
1. פתרון הכנה
הערה: הפתרונות המפורטים להלן נדרשות להכנת מצע assay CER בסעיף 2 להלן. הכן כל אחד מפתרונות אלה מפתרונות מניות ריכוז גבוהים יותר; ריכוזים מומלצים עבור פתרונות מניות יינתנו בסוגריים אחרי כל שם כימי המתאים מופיע ברשימה. הכן את כל הפתרונות הטריים על הכנת מצע ולאחסן ב 4 מעלות צלזיוס עד שימוש.
2. הכן זוגות CER Assay מצע
3. להכין זרעי TSE סוכן
Assay 4. CER
הערה: assay CER כרוך תוספת של כמות קטנה יחסית של PRP TSE (הניתנת ב" הזרע ") ממין אחדלעודף יחסי של PRP C (הניתן במוח נגוע "המצע") ממין אחר שכבר מפוגל באופן חלקי בשני pH 3.5 או 7.4. בעקבות תקופת דגירה ממושכת רועדת, המרה מונעת תבנית של PRP C על ידי PRP TSE בכל תגובה מוערכת על ידי אות densitometric של PRP מיל שנותר לאחר עיכול PK וזיהוי immunoblot. השוואת רמות מיל PRP במצעים המפוגלים בעבר ב- pH 3.5 לעומת 7.4 מספקת מדד של מחסום המינים. סקירה ניסיונית של הליך assay זה מסופקת באיור 1.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שימוש מוצלח של assay CER תלוי במידה רבה על האיכות של זוגות המצע המשמשים בתגובות המרה. מסיבה זו, בעקבות הליכים להכין זוגות מצע CER, immunoblot בקרת איכות צריכה להתבצע (איור 2). עבור שני מצעים, assay 10-25 μl על ידי immunoblotting. PRP C צריך להיות בקלות לזיהוי בכל מצע ורמות PRP C חייבת להיות בערך באותו בין שתיים. Immunoreactivity יהיה בעיקר נראה מעל 20 kDa, אבל להקות קטנות יותר יכולות להיות גם ברורות. מניסיוננו, הנוכחות של להקות קטנות יותר היא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לסיום מוצלח של פרוטוקול זה, יש לשים לב לרמות PRP C ברקמות מוח נגוע משמשות להכנת מצע (שלב 2.1.2) והזרע למצע יחס לתגובות המרה (שלב 4.4.2). מניסיוננו, ניתן לחלץ את המוח לשימוש כמצע CER לאחר נתיחה שלאחר מות תקופה משמעותית, כל עוד PRP C נמצא על ידי immunoblotting (איור 4). למעשה, כמה autolysis נצפה במוחם של חתולי הבר המשמשים למחקרי CER. אף על פי כן, דגירה של מצעים נגזרים מהמוחין האלה עדיין הביאה להיווצרות של מיל PRP. אנו משערים כי, בחלק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים לג'ון אולסן (מחלקת משאבי הטבע של ויסקונסין), טום קולי, דניאל או'בריאן וסטיב שמיט (מחלקת משאבי הטבע של מישיגן) וד"ר דניאל וולש (המרכז הלאומי לבריאות חיות הבר של USGS) על הסיוע ברכישת רקמות. אנו מודים גם למעבדת ההיגיינה של מדינת ויסקונסין על שירותי בדיקות האבחון, ולד"ר טוני רוק והצוות שלה (המרכז הלאומי לבריאות חיות הבר של USGS) על השימוש בציוד. כל שימוש בשמות מסחר, מוצרים או חברות הוא למטרות תיאוריות בלבד ואינו מרמז על תמיכה של ממשלת ארה
"ב.הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 12% Bis-Tris SDS-PAGE ג'לים | Life Technologies | NP0342 | |
| 0.5 מ"מ חרוזי תחמוצת זירקוניום | Next Advance | ZROB05 | זנים אחרים של חרוזים יעילים גם |
| נוגדנים | ספקים | בחר נוגדנים ראשוניים ומשניים מתאימים לזיהוי אימונובלוט של PrPres ממינים מעניינים | |
| הומוגנייזר | חרוזיםNext Advance | BBY24M | |
| צנטריפוגה | בקמן קולטר | 369434 | מהירות גבוהה עם בקרת טמפרטורה |
| צינורות חרוטיים | כל מותג | ||
| מוליך עם קצה כותנה | Uline | S-18991 | |
| Cuphorn סוניקטור | מערכות חום-אולטרסאונד | W-380 | מערכות חום-אולטרסאוניקס, בע"מ הוא כעת Qsonica, LLC |
| Densitometry תוכנת | תוכנה UVP | Vision Works LS Image Acquisition and Analysis תוכנה | תוכניות אחרות, כגון NIH ImageJ, יעבדו גם |
| הומוגנייזר Dounce | Kimble Chase | 885300 | |
| End-over-end | mixer Labnet International | H5600 | |
| Ethylenediaminetetra חומצה אצטית | Boston Bioproducts | P-770 | כימיקל מסוכן: גירוי |
| בעינייםגואנידין הידרוכלוריד, 8 M | Thermo Fisher Scientific | 24115 | כימיקל מסוכן: רעילות חריפה, גירוי בעור, גירוי בעיניים |
| בלוק חימום | Fisher Scientific | 11-718 | |
| חומצה הידרוכלורית | Sigma-Aldrich | 435570 | כימיקל מסוכן: חומצה חזקה |
| מאגר דגימת ליתיום דודציל סולפט, 4x | Life Technologies | NP0008 | כימיקלים מסוכנים: עור & גירוי בדרכי הנשימה, נזק חמור לעיניים, מתנול מוצק דליק |
| פישר סיינטיפיק | A454-4 | כימיקל מסוכן: רעילות חריפה, נוזל דליק | |
| צינורות מיקרוצנטריפוגה | כל מותג | ||
| מיני צנטריפוגה | Labnet International | C1301 | |
| N-lauroyl-sarcosine (sarkosyl) | Sigma-Aldrich | L-5125 | כימיקל מסוכן: רעילות חריפה, גירוי בעור, נזק לעיניים |
| Nonidet P-40 | Amresco | M158 | כימיקל מסוכן: גירוי בעור, נזק לעיניים |
| מערכת ג'ל SDS-PAGE | מערכת אלקטרופורזה NuPAGE Life | Technologies | מערכות SDS-PAGE אחרות יעבדו גם |
| צינורות PCR (כריכה נמוכה) | Axygen | PCR-02-L-C | |
| הומוגנייזר | לעליקיםפישר סיינטיפיק | 03-392-106 | |
| מד pH | Sentron | SI600 | |
| ממברנת פוליוויניל דיפלואוריד | Millipore | IPVH00010 | |
| Proteinase K | Promega | V3021 | כימיקל מסוכן: גירוי בעור ובעיניים, רגישות נשימתית, רעילות איברים |
| חומר מפחית לדגימות SDS-PAGE, 10x | Life Technologies | NP0009 | |
| נתרן כלורי | פישר סיינטיפיק | 7647-14-5 | |
| נתרן דאוקסיכולט | סיגמא-אולדריץ' | D6750 | כימיקל מסוכן: רעילות חריפה |
| נתרן דודציל סולפט | Thermo Fisher Scientific | 28364 | כימיקל מסוכן: רעילות חריפה, גירוי בעור, נזק לעיניים, מוצק דליק |
| נתרן הידרוקסיד | Sigma-Aldrich | S5881 | כימיקל מסוכן; |
| מזרק | BD Biosciences | שונים | השתמש בגודל מזרק המתאים לנפחי המצע להומוגניזציה |
| מחטי מזרק | BD Biosciences | שונים | |
| Thermoshaker (שייקר צינור PCR) | האנגג'ואו כל מכשירי שנג | MS-100 | |
| Tris base | Bio Basic | 77-86-1 | כימיקל מסוכן: עור, עיניים, גירוי בדרכי הנשימה |
| Triton X-100 | Integra Chemical Company | T756.30.30 | כימיקל מסוכן: רעילות חריפה, גירוי |
| וורטקסר | פישר סיינטיפיק | 12-812 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.